氨是重要的氢载体，在储运方面相比氢气优势明显；也可以在最终用户附近通过燃烧快速释放氢能。目前， 氨气已被国际能源组织列为最有可能取代常规化石能源的零碳燃料。然而，与典型的碳氢燃料相比，氨的燃烧存在以下问题：（1）氨       燃料质量热值低、反应活性低，导致点火难、燃烧慢、可燃范围窄；（2）氨燃料自身 N 元素在火焰氧化反应中大量生成一氧化氮（NO），导致产物氮氧化物（NOx）排放量大。利用氨气预裂解及掺混燃烧技术，不仅能克服上述缺点，也可通过燃料工况调整直接适应现有燃烧器，达到低碳、清洁、高效的燃烧。根据氨气燃烧反应动力学基础研究参数，已开发适应宽工况、多组分的机理模型 Han mech，可以模拟复现氨气预裂解-掺混燃烧的火焰传播、点火、及污染物生成特性，据此根据现有燃烧器需求可提出适用的氨气燃烧燃料组织策略。

       技术特点及技术指标： 

       氨气预裂解指将部分氨燃料提前无氧裂解为氢气和氮气后再进行燃烧，可显著提升氨火焰反应活性、降低 NOx排放，同时使燃烧反应在更加贫燃的区间进行，降低燃料成本；同时裂解所需热量可由燃烧器余热提供，增加燃料利用效率。氨气预裂-掺混燃烧是指将预裂解产物进一步与小分子生物质碳氢燃料掺混后进行燃烧，可进一步扩大工况调整范围，适应现有先进燃烧器运行工况。

目前，常用的氨气利用技术主要包括氨气直接裂解和氨气掺混燃烧技术。氨气直接裂解技术使用热、电等能源加热氨分解炉完成氨气裂解，能耗高；掺混燃烧技术多将氨气与天然气混合直接进行燃烧，但燃烧速度较天然气仍然显著降低，同时 NOx 排放问题显著。因此本技术相比同类技术具备明显优势。

       应用领域：

       由于我国的制氢工业仍主要依赖于传统化石燃料的氢源，在此基础上，合成氨气工艺还需要高能耗的哈伯-博施工艺，因此氨气价格居高不下，难以用作常规动力燃料。目前在世界各国的大力推动下，利用可再生能源富余部分的制氢、制氨工艺正飞速发展，有望快速降低氨燃料成本。

       本技术在氨燃料成本降低，或碳税的相关政策生效后，可用于船舶发动机，车用发动机小型燃气轮机，电站锅炉等动力设备，也可用于油田井口加热炉、化工工艺窑炉等供热设备。因其宽工况调节范围，可针对不同设备提供不同燃料组织，直接适应现有燃烧器工作范围，在减碳的同时，降低设备优化成本，具有较高的应用潜力。

       投入需求：

       本技术的核心优势是现适应现有燃烧器需要，其投入主要在于设计燃烧策略方面，需要根据原有燃烧有的器工况，设计预裂-掺混的复杂参数，形成算法及相关软件。另外，硬件方面主要需要利用燃烧器余热的氨气预裂解装置，耐腐蚀氨气管道等。

Han mech 氨气反应路径

 

Han mech 相比文献模型的准确性优势

       成果受资助及获奖情况：

       1 、“基于稳定无拉伸火焰的贫燃预裂氨气层流预混燃烧特性研究”，国家自然科学 基金青年项目，2023-2025，项目负责人。

        2 、“预裂氨气与煤气化合成气掺混燃烧中燃料相互作用研究”，中国博士后基金站 前特别资助，2021-2023，项目负责人

        3 、“基于层流预混燃烧特性的贫燃预裂氨气反应动力学模型研究”，山东省博士后 创新专项（一等），2023-2025，项目负责人

       技术成熟程度：☑研制开发阶段  

       拟合作方式： ☑合作开发